23948sdkhjf

Forskargenombrott – tålig legering räddar framtida teknologier

| Av Redaktionen processnet.se | Tipsa redaktionen

Framtidens energisystem kräver legeringar som tål hög värme utan att korrodera. Forskare har nu nått ett genombrott.

Att utveckla legeringar som tål hög värme utan att korrodera är en nyckelutmaning inom många områden. Det gäller till exempel teknik för förnybar energi såsom ”grön” el från biomassa, fastoxid-bränsleceller och koncentrerad solenergi, liksom teknik för jetmotorer, petrokemi och materialbearbetning. Forskare på Chalmers har nått ett genombrott för förståelsen av hur korrosion går till i legeringar vid hög temperatur

Läs också: Världens snabbaste vätgassensor är här

Alla metaller som används vid hög temperatur reagerar spontant med omgivningen och bildar till exempel oxider, karbider och nitrider. Om de reaktionerna fortgår obehindrat så korroderar materialet mycket snabbt sönder. Därför innehåller alla högtemperaturlegeringar vissa element, särskilt krom och aluminium, som bildar skyddande skikt av kromoxid respektive aluminiumoxid på ytan.

Dessa skyddande ”oxidskal” växer långsamt och spelar en avgörande roll genom att förhindra att metallerna korroderar sönder. Därför handlar all forskning om högtemperaturkorrosion om hur dessa skyddande oxidskal bildas, hur de tillväxer och hur och varför de ibland inte förmår skydda metallen.

Artikeln som publicerats i Nature Materials besvarar två klassiska frågeställningar inom området. Den ena gäller de mycket små tillsatser av så kallade reaktiva element (RE) – ofta yttrium och zirkonium – som finns i alla högtemperaturlegeringar. Den andra frågeställningen handlar om vattenångans roll.

– Legeringarnas prestanda förbättras oerhört när man tillsätter reaktiva element, säger Nooshin Mortazavi, fysikforskare på Chalmers och försteförfattare till artikeln. Men varför det är så har ingen hittills kunnat visa i detalj. Man har heller inte riktigt förstått vattenångans roll, som alltid är närvarande i miljön. Vår artikel presenterar ett helt nytt koncept för att förstå dessa två centrala frågor om det skyddande oxidskalet.

Läs också: Undervattensdraken får mer i plånboken

Forskarna visar att de reaktiva elementens roll och vattnets betydelse är sammanlänkade. Närvaron av yttriumoxid gör att aluminiumoxid till en början blir genomsläpplig för vatten, och kombinationen av yttriumoxid och vattenånga ger därmed ett snabbväxande skikt av nanokristallin aluminiumoxid som efterhand omvandlas till ett skyddande aluminiumoxidskal.

– Artikeln ifrågasätter flera etablerade ”sanningar” inom korrosionsvetenskapen, och ger en ny förståelse som öppnar upp för nya forskningsidéer och strategier för att utveckla bättre legeringar, säger medförfattaren Lars-Gunnar Johansson, professor i oorganisk kemi och föreståndare för Kompetenscentrum för högtemperaturkorrosion (HTC) på Chalmers.

– Alla inom högtemperaturbranschen har väntat på den här upptäckten, säger Nooshin Mortazavi. Den innebär ett paradigmskifte inom forskningsfältet, i och med att vi etablerar nya principer för att förstå nedbrytningsmekanismerna för en hel materialklass.

Chalmersforskarna presenterar dessutom en ny idé för att öka tåligheten hos legeringar inom befintliga tillverkningssystem. De har upptäckt att RE-tillsatserna i de undersökta legeringarna förekommer som oxid-nanopartiklar och att partiklarnas storleksfördelning är kritisk. Alltför stora RE-partiklar orsakar sprickor i det skyddande aluminiumoxidskiktet, så att korrosiva gaser läcker in till legeringen som snabbt korroderar. Forskarna visar att det går att skapa ett mer skyddande oxidskal genom att reglera RE-partiklarnas storleksfördelning.

Läs mer i nästa pappersutgåva av Process Nordic

Håll dig uppdaterad med Process Nordic
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)

Mest läst

Startsidan just nu

Kinesisk cyberattack mot SKF

Vi önskar dig en skön sommar!

Vi tar semester i juli och är tillbaka med nyhetsbrev och daglig nyhetsuppdatering i augusti.

"Vi var inte redo för AI"

12 år efter tillståndet är villkoren fortfarande inte klara

Kolfiber gör vätgas av avloppsvatten

Metanol från Perstorps restströmmar

Nyhetsbrev

Högsta malmproduktionen någonsin

Arkiv

Ortsbor plågas av brukets nya maskin

Plus

AI skapar morgondagens superjäst

Banar väg för svensk livsmedelsindustri

Hur kan ny teknik lösa livsmedelsindustrins utmaningar? Det blir den avgörande frågan på den nya mötesplatsen Nordic Food Industry.

Plus

Lignin + cellulosa = kolfiber

Lättvikt blir en allt viktigare egenskap särskilt inom fordonsindustrin vilket öppnar upp för kolfiber. Dagens kolfiber är dock ofta fossilbaserad vilket knappast är förenligt med framtidens material utan många tittar på bioråvaror, som att göra kolfiber från lignin och cellulosa.

Plus

Mäta rätt ska vara lätt

En processindustri består ofta till stor del av rör för transport av vätskor eller gaser och flödesmätning är därför a och o, men det finns många varianter. Vi har tittat närmare på mätarna.

Han blir ny affärsområdeschef för Iggesund Paperboard

Förvärvar för 21 miljoner euro

Lämnat underlag för bedömning om hållbar biomassa

Ännu mer pengar till vattendraken

Etanol är världens ledande hållbara drivmedel

Produktionen av hållbar etanol ökade med 7,7 procent 2018 och står nu för 73 procent av världsmarknaden för biodrivmedel. Kemi- och biodrivmedelsföretaget Sekab betonar att etanol har potential att kraftigt sänka utsläppen i Sverige och bidra till att fasa ut vårt oljeberoende.

Norsk gruvdrift på havsbotten

Skadeståndskrav mot Boliden avvisas av HD

Preemraff utrymt efter svavelläcka UPPDATERAD

"Svenska företag måste engagera sig"

Stora Enso öppnar för besök i sommar

Nu öppnar kommunen för expansionen

Oljeriggoperatör i konkurs

Går från Holmen till Boliden

Nu ska de utvinna naturgas i Sverige

"Gruvorna kommer undan för billigt"

Papperstillverkaren fortsätter vara hållbar

Högsta domstolen får avgöra tillståndet

Svenska industriföretag redo för 5G

Oljeutsläpp hos pappersbruket

Beslut skjuts upp - nu planeras för nästa raffinaderi

Vid Biobase visas ny teknik för tillverkning av ligninolja

Klimatneutral cementindustri

Gruvornas roll i en hållbar framtid

Ny förening för standardiserat datautbyte

Se alla Företagens egna nyheter

Vad gör vi på Balluff?

Hur mycket läser du?

Affärsområdesansvarig till Ferroman Engineering AB, Göteborg

Var rädd om dig i Sommarsverige!

Följ med Wexoe till Rockwell Automation TechED i München 21-24 oktober 2019

RS Components får distributionsrättigheter för passiva komponenter från Yageo

Hygienisk , exakt och robust tryckgivare - JUMO TAROS S46 H

Vad är kopplingen mellan Industry 4.0 och IO-Link?

R 5 0760 A PLUS den intelligenta vakuumpumpen med integrerad frekvensomvandlare

När det krävs stor noggrannhet är avståndsmätare rätt val!

RS Components lanserar en serie kompakta industriella kontaktdon för hög överföringshastighet

RS Components lanserar en ny serie DC-DC-omvandlarmoduler med hög effekttäthet

RS Components presenterar ny och mycket prisvärd PoE-testare från Fluke Networks

Vilka är fördelarna med elektrisk drivteknik?

Följ med Wexoe till Rockwell Automation Fair i 18-21 November 2019

Alitea-varumärket firar 40 år!

RS Components lanserar USB- och AV-kablar från RS PRO

Uppfyll de höga kraven inom livsmedelsindustrin med IO-Link-lösningar från Balluff!

Öka effektivitetsnivån och kvalitén i era automationsprocesser!

Möjlighet att ha översikt på temperaturen i många olika applikationer samtidigt, går det?

Tillförlitlig information av era automationsprocesser i realtid!

Välj rätt bland våra belysningsmetoder!

RS Components introducerar en IoT-utvecklingssats med Bluetooth® Low Energy...

Exakta positioner med pneumatiska cylindrar!

RS Components lancerar Hartning kontaktdon med påmonterad anslutningskabel

Sänd till en kollega

0.127